Modélisation et Simulation de la Propagation dans des Fibres Optiques Multicouches à Cœurs Concentriques avec Cristaux Photoniques : Application à la Réduction de la Diaphonie.

Abstract

Ce mémoire explore l’idée innovante de l’utilisation de fibres optiques à cœurs concentriques pour le multiplexage par répartition spatiale (SDM), en particulier à travers deux nouvelles architectures : V-Sym et V-Sym-PCF. L’objectif est de surmonter le verrou technologique majeur que constitue la diaphonie dans les fibres à double cœur concentrique (DCC), tout en garantissant une compatibilité avec les technologies existantes. Les fibres optiques classiques atteignent actuellement leurs limites en termes de capacité spectrale et de densité de transmission. Les architectures DCC permettent un SDM à deux canaux, mais souffrent de diaphonie excessive, limitant leur usage. Le concept proposé dans ce mémoire repose sur une augmentation contrôlée de la séparation modale Δn_eff entre les super-modes symétrique et antisymétrique, en modifiant le profil d’indice radial de la fibre. L’objectif principal de ce mémoire est de modéliser, simuler et comparer les performances des deux architectures proposées, V-Sym et V-Sym-PCF, en termes d’isolation inter-cœur. Le mémoire est structuré en trois chapitres. Le premier présente l’état de l’art des techniques de SDM et les limites physiques des fibres DCC. Le deuxième développe le formalisme théorique basé sur la théorie des modes couplés (CMT) et la notion de super-modes. Le troisième chapitre présente les résultats de simulation sous COMSOL Multiphysics, utilisant les modules FEM et les interfaces ewbe et ewfd. Les simulations montrent que l’architecture V-Sym, grâce à un profil d’indice en « V » symétrique, permet d’atteindre une diaphonie inférieure à –44 dB. L’architecture V-Sym-PCF, qui ajoute une barrière photonique de type cristal photonique (PCF), permet un confinement encore plus fort et une meilleure isolation optique. En conclusion, les résultats valident l’efficacité des deux nouvelles architectures pour réduire la diaphonie dans les fibres concentriques. Ce travail apporte une contribution originale à la conception de fibres optiques SDM à très haut débit, avec des applications prometteuses dans les réseaux de nouvelle génération, la photonique intégrée et les systèmes de transmission à très grande capacité.